Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Данный дипломный проект состоит из графической части и пояснительной записки. Графическая часть дипломного проекта включает в себя 9 листов формата А1. Конструктивная часть включает в себя 5 листов формата А1, на которых выполнены следующие чертежи:

– установка двигателя ВАЗ-3431 на автомобиле ВАЗ-2104;

– поперечный разрез двигателя ВАЗ-3431 турбо;

– общий вид автомобиля ВАЗ-2104;

– передняя опора, опора моста двигателя ВАЗ-3431.

Также графическая часть дипломного проекта включает в себя 4 листа формата А1, содержащие следующие таблицы и графики:

тяговые и динамические характеристики автомобилей ВАЗ-2104 и ВАЗ-2104Д;

внешние скоростные характеристики двигателей ВАЗ-2105 и ВАЗ-3431;

ускорение, время и путь разгона автомобилей ВАЗ-2104 и ВАЗ-2104Д;

топливно-экономические характеристики автомобилей ВАЗ-2104 и ВАЗ-2104Д;

таблица с технико-экономическими показателями;

Пояснительная записка данного дипломного проекта написана на 100 листах формата А4. Она включает в себя 16 иллюстраций и 19 таблиц.

При выполнении дипломного проекта использовались 24 источника литературы, которые приведены в списке литературы.

В данном дипломном проекте рассмотрена возможность снижения затрат при эксплуатации легкового автомобиля ВАЗ-2104 и один из способов решения этой проблемы - замена двигателя с искровым зажиганием ВАЗ-2105 на дизельный двигатель ВАЗ-3431 турбо.

В первом разделе даны основные данные автомобиля ВАЗ-2104, а также обоснована возможность замены двигателя с одноименным названием на дизельный двигатель ВАЗ-3431 турбо.

Во втором разделе приведены характеристики ряда дизельных двигателей, близких по основным параметрам к заменяемому двигателю ВАЗ-2105; сделан выбор двигателя ВАЗ-3431; произведены расчеты тяговой, динамической характеристик, ускорения, времени и пути разгона, расхода топлива для автомобиля ВАЗ-2104 и модернизированного автомобиля ВАЗ-2104Д. Во втором разделе также рассмотрена целесообразность замены двигателя с искровым зажиганием ВАЗ-2105, на дизельный двигатель ВАЗ-3431 турбо.

В третьем разделе произведена компоновка двигателя ВАЗ-3431 на автомобиле ВАЗ-2104Д и приведены необходимые доработки при замене.

В четвертом разделе приведены проверочные расчеты узлов крепления двигателя к раме, а также произведен проверочный расчет сцепления.

Пятый раздел содержит перечень работ, выполняемых при проведении всех видов технического обслуживания двигателя ВАЗ-3431.

В шестом разделе приведено экономическое обоснование замены двигателя; подтверждена экономическая целесообразность такой замены.

В седьмом разделе рассмотрены требования безопасности при монтаже и демонтаже двигателя, вопросы влияния вибрации на водителя транспортного средства, произведен расчет виброизоляторов силового агрегата, освещен вопрос охраны труда и применения СИЗ, требования пожарной безопасности, а также рассматривается возможность применения этого автомобиля в чрезвычайных ситуациях мирного и военного времени.

Восьмой раздел рассматривает взаимодействие человека с окружающей средой и включает в себя вопросы охраны окружающей среды.

оглавление

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ АВТОМОБИЛЯ ВАЗ-2104

1.1 Характеристика автомобиля ВАЗ-2104

1.2 Обоснование для замены двигателя

2. ПОДБОР ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ И ЕГО СОГЛАСОВАНИЕ С ТРАНСМИССИЕЙ АВТОМОБИЛЯ ВАЗ-2104

2.1 Обзор и сравнение двигателей, близких по основным параметрам к двигателю ВАЗ-2104

2.2 Внешние скоростные характеристики двигателей ВАЗ-2105 и ВАЗ-3431

2.3 Описание двигателя ВАЗ-3431

2.4 Согласование устанавливаемого дизельного двигателя ВАЗ-3431 с трансмиссией автомобиля ВАЗ-2104

2.5 Построение тяговой характеристики автомобиля ВАЗ-2104 и модернизируемого автомобиля ВАЗ-2104Д

2.6 Построение динамической характеристики автомобиля ВАЗ-2104 и модернизируемого автомобиля ВАЗ-2104Д

2.7 Определение ускорения автомобиля ВАЗ-2104 и модернизированного автомобиля ВАЗ-2104Д

2.8 Определение времени и пути разгона автомобиля ВАЗ-2104 и модернизированного автомобиля ВАЗ-2104Д

2.9 Построение топливно-экономических характеристик автомобиля ВАЗ-2104 и модернизированного автомобиля ВАЗ-2104Д

2.10 Расчет расхода топлива в грузовом и порожнем направлении автомобиля ВАЗ-2104 и модернизированного автомобиля ВАЗ-2104Д

2.11 Сравнение динамических и экономических качеств автомобиля ВАЗ-2104 и модернизированного автомобиля ВАЗ-2104Д

2.12 Выводы по замене двигателя с искровым зажиганием ВАЗ-2105 автомобиля ВАЗ-2104 на дизельный двигатель ВАЗ-3431

3. КОМПОНОВКА ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВАЗ-3431 НА АВТОМОБИЛЕ ВАЗ-2104Д

3.1 Установка двигателя ВАЗ-3431 на лонжероны автомобиля ВАЗ-2104

3.2 Доработки в автомобиле ВАЗ-2104 при установке дизельного двигателя ВАЗ-3431

4. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ДОРАБОТКИ В АВТОМОБИЛЕ ВАЗ-2121 ПРИ УСТАНОВКЕ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

4.1 Проверочный расчет болтов крепления двигателя к раме

4.2 Проверка сцепления на износ и нагрев

5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

5.1 Регламентные работы ежедневного ТО по двигателю

5.2 Регламентные работы ТО-1 по двигателю

5.3 Регламентные работы ТО-2 по двигателю

6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

6.1 Экономическое обоснование замены двигателя с искровым зажиганием ВАЗ-2105 автомобиля ВАЗ-2104 на дизельный двигатель ВАЗ-3431

6.2 Расчет капитальных вложений

6.3 Расчет эксплуатационных затрат

6.4 Условно годовая экономия при эксплуатации автомобиля ВАЗ-2104Д с дизельным двигателем ВАЗ-3431 по сравнению с автомобилем ВАЗ-2104 с двигателем с искровым зажиганием ВАЗ-2105

6.5 Расчет основных экономических показателей

7. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

7.1 Требования безопасности при монтаже и демонтаже двигателя

7.2 Вибрация, возникающая при движении автомобиля, ее воздействие на водителя. Допустимые значения вибрации. Расчет виброизоляторов

7.3 Режим труда и отдыха

7.4 Требования к применению средств защиты работников

7.5 Требования пожарной безопасности

7.6 Использование автомобиля ВАЗ-2104Д в чрезвычайных ситуациях мирного и военного времени

7.7 Выводы по разделу безопасности жизнедеятельности

8 ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Список использованных источников

Приложение A

ВВЕДЕНИЕ

Автомобили получили широкое применение во всех отраслях народного хозяйства и на различных видах перевозок. Более 80% всех грузов, перевозимых в нашей стране, доставляются автомобилями. Удельный вес автобусного транспорта общего пользования в общем объёме пассажирских перевозок составляет 90%.

Транспорт обеспечивает производственно-экономические связи различных районов России. Он играет важную роль в экономических и культурных связях с зарубежными странами, а также в обороноспособности нашей страны.

Использование автомобиля дает огромную экономию времени, создает условия для расширения личных и деловых связей. Неоценима роль автомобиля для организации активного отдыха, выездов на природу, туристских экскурсий, общения с людьми и т.п.

В конструкциях легковых и грузовых автомобилей все больше внимания уделяется повышению безопасности, снижению уровня шума и вибрации, повышению топливной экономичности, снижению токсичности отработавших газов, повышению надежности, прочности и долговечности деталей.

В условиях массовой автомобилизации страны и роста интенсивности дорожного движения от водителя автомобиля в первую очередь зависят безопасность движения и эффективность использования автомобилей.

В настоящее время в России выпускается много различных автомобилей. Они имеют как карбюраторные, так и дизельные двигатели. Среди них выделяются легковые автомобили повышенной проходимости ВАЗ, широко используемые в различных областях экономики.

При высоких эксплуатационно-технических качествах этих автомобилей серьезным их недостатком является повышенный расход топлива. Между тем известно, что затраты на топливо составляют в среднем 25% себестоимости транспортных работ. Поэтому для повышения эффективности использования автомобилей повышенной проходимости ВАЗ необходимо улучшить их топливную экономичность.

Существуют разные способы снижения затрат на топливо. Так, например, есть способ перевода автомобиля на газовое топливо. Наиболее полно эта задача может быть решена путем замены искрового двигателя на дизельный двигатель.

В мировой практике дизельный двигатель стал основным силовым агрегатом для грузовых автомобилей большой, средней и малой грузоподъемности. Его также широко начинают используют на легковых автомобилях и автобусах.

Большое распространение автомобилей, имеющих дизельные двигатели, объясняется многими причинами. Главное их преимущество заключается в большей топливной экономичности по сравнению с автомобилями, имеющими карбюраторные двигатели.

Преимущества дизельных двигателей заключаются в следующем:

– меньший удельный расход топлива (они потребляют топлива на единицу мощности на 30...35% меньше, чем карбюраторные);

– применение тяжелого, более дешевого вида топлива;

– высокая температура воспламенения топлива, следовательно меньшая пожароопасность;

– малое коррозийное действие топлива на детали двигателя;

– отсутствие системы зажигания, следовательно - упрощение системы электрооборудования.

Дизельные двигатели имеют по сравнению с карбюраторными двигателями также недостатки:

– тихоходность (меньшая частота вращения коленчатого вала двигателя);

– большая удельная масса, более сложная и дорогая топливная аппаратура.

Ниже приведено обоснование замены двигателя с искровым зажиганием на дизельный двигатель, конструктивные изменения, связанные с его установкой, а также дано сравнение качеств автомобиля прототипа и модернизированного автомобиля.

1.ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ АВТОМОБИЛЯ ВАЗ-2104

1.1 Характеристика автомобиля ВАЗ-2104

Назначение автомобиля ВАЗ-2104

Автомобиль ВАЗ-2104,- грузопассажирский двухосный, повышенной проходимости с передним и задним ведущими мостами типа 4x2, с открытым металлическим пятидверным кузовом.

Автомобиль ВАЗ-2104 предназначен для перевозки пассажиров и грузов по всем видам дорог и бездорожью и рассчитан на эксплуатацию при температуре окружающего воздуха от минус 25 до плюс 40°С, среднегодовой относительной влажности воздуха до 80 % при плюс 15°С.

ВАЗ-2104 -- это качественный автомобиль с увеличенным багажным отсеком. Объем багажа можно существенно увеличить: стоит сложить спинку заднего сиденья, и вы получаете гораздо больший грузовой отсек. Кроме того, прямолинейность его внутреннего объема позволяет разместить достаточно габаритные грузы, не стесняя посадки водителя и переднего пассажира.

Описание автомобиля ВАЗ-2104

Автомобиль ВАЗ-2104 выпускается Волжским автомобильным заводом. Колесная формула автомобиля ВАЗ-2104 4x2, то есть автомобиль имеет привод на два колеса.

Автомобиль состоит из трех основных частей: шасси, кузов, двигатель. Шасси автомобиля объединяет в единое целое механизмы, передающие крутящий момент от двигателя к ведущим колесам, и служит основанием для размещения двигателя, кузова, мостов с колесами, подвесок и систем управления. В состав шасси входят три группы механизмов; трансмиссия, ходовая часть и механизмы управления.

Трансмиссия автомобиля передает и изменяет крутящий момент от двигателя к ведущим колесам. У автомобиля ВАЗ-2104 с колесной формулой 4x2 трансмиссия включает сцепление, коробку переключения передач, карданную передачу, главную передачу, (дифференциалы и полуоси). Последние три элемента трансмиссии конструктивно расположены в картерах мостов и составляют единые агрегаты.

Сцепление предназначено для кратковременного разъединения коленчатого вала двигателя от коробки передач и их плавного соединения, которые необходимы при переключении передач и трогании автомобиля с места.

Сцепление автомобиля ВАЗ-2104 - сухое, однодисковое, с центральной нажимной пружиной диафрагменного типа, состоит из нажимного диска с кожухом и нажимной тарельчатой разрезной (диафрагменной) пружиной, лепестки которой выполняют функцию оттяжных рычагов; ведомого диска с фрикционными накладками и гасителями крутильных колебаний.

Выключающее устройство сцепления состоит из лепестков тарельчатой пружины, муфты выключения сцепления с выжимным подшипником, установленной на крышке подшипника первичного вала коробки передач, и вилки выключения сцепления, установленной на муфте и связанной с картером сцепления удерживающей пластиной.

Привод выключения сцепления - гидравлический, состоит из подвесной педали, главного цилиндра, трубопровода и рабочего цилиндра.

Коробка переключения передач предназначена для изменения в широком диапазоне крутящего момента, передаваемого от двигателя на ведущие колеса автомобиля при трогании с места и его разгоне. Помимо этого коробка переключения передач обеспечивает автомобилю движение задним ходом и позволяет длительно разъединять двигатель и ведущие колеса, что необходимо при работе двигателя на холостом ходу или при стоянке автомобиля.

Коробка передач - механическая, четырех- и пятиступенчатая, снабжена синхронизаторами инерционного типа для облегчения включения первой, второй, третьей, четвертой и пятой передач и исключения повышенного износа и сколов торцов зубьев и шестерен.

Карданная передача предназначена для передачи крутящего момента от раздаточной коробки к переднему и заднему мостам в условиях колебания мостов в пределах, установленных подвеской автомобиля.

Карданная передача автомобиля ВАЗ-2104 - открытого типа, состоит из двух валов с промежуточной эластичной опорой. Карданные валы изготавливают из тонкостенных труб с шарнирными соединениями на игольчатых подшипниках и телескопическими шлицевыми соединениями. После сборки карданные валы балансируют для уменьшения вибраций возникающих при работе карданной передачи.

Мосты автомобиля выполняют функцию осей, на которые устанавливаются колеса. Ведущий мост объединяет в одном агрегате следующие механизмы: главную передачу, дифференциал и полуоси. Данные механизмы конструктивно располагаются в общем картере ведущего моста и служат для передачи крутящего момента на колеса. Механизмы моста увеличивают передаваемый момент и распределяют его на колеса в соответствии с условиями контакта каждого колеса с дорогой. При передаче крутящего момента картер моста нагружается реактивным моментом, который стремится повернуть его против вращения колес. От такого поворота мост удерживается подвеской и ее направляющими элементами. Подвеска передает на картер моста также вертикальные, горизонтальные и боковые усилия, возникающие при движении автомобиля.

Главная передача автомобиля ВАЗ-2104 - одноступенчатая, коническая с криволинейными зубьями зубчатых колес. Передаточное число главной передачи L0=4,1. Дифференциал - шестеренчатый конический двухсателлитный. Полуоси полуразгруженные.

Ходовая часть автомобиля представляет собой тележку и состоит из рамы, заднего моста, подвесок и колес. Кузов является основным несущим элементом, на который устанавливают и закрепляют двигатель, агрегаты шасси. Кузов воспринимает нагрузки от массы автомобиля, а также нагрузки, возникающие при движении автомобиля.

Кузов автомобиля - сварной, пяти дверный, несущий, цельнометаллический. Кузов оборудован отопителем, омывателем и стеклоочистителем ветрового стекла, противосолнечными козырьками, сидениями, ремнями безопасности и другими устройствами и приспособлениями.

Подвеска автомобиля осуществляет упругую связь кузова с мостами и колесами, смягчает воспринимаемые ими удары и толчки при езде по неровностям дороги.

Передняя подвеска - независимая, на поперечных рычагах, с цилиндрическими пружинами, телескопическими гидравлическими амортизаторами и стабилизатором поперечной устойчивости.

Задняя подвеска - зависимая, жесткая балка, связанная с кузовом одной поперечной и четырьмя продольными штангами, с цилиндрическими пружинами и с гидравлическими амортизаторами.

Колеса автомобиля обеспечивают непосредственную связь с дорогой, участвуют в создании и изменении направления его движения, передают нагрузки от массы автомобиля на дорогу.

Колеса - дисковые с неразъемным ободом, крепление пятью гайками. Размерность обода 5J-13, возможно использование литых дисков.

Шины автомобилей - пневматические, радиальные 175/70 R13 или 165/80 R13.

Механизмы управления автомобилем состоят из рулевого управления и тормозной системы.

Рулевое управление служит для изменения направления движения автомобиля поворотом передних управляемых колес.

На автомобилях ВАЗ-2104 устанавливается рулевой механизм типа глобоидальный червяк с двугребневым роликом на шариковых подшипниках. Передаточное число механизма -16,4.

Тормозная система позволяет снижать скорость автомобиля вплоть до полной его остановки и удерживает автомобиль на месте.

Автомобиль имеет рабочую, стояночную и аварийную тормозные системы. Рабочая тормозная система дисковая, с двумя противолежащими гидравлическими цилиндрами и автоматическим восстановлением заданного зазора на передних колесах, и барабанными с самоцентрирующимися колодками и автоматическим восстановлением зазора между колодками и барабаном на задних колесах. Привод рабочих тормозов: ножной, гидравлический, двухконтурный, с вакуумным усилителем. Первый контур - тормозной механизм передних колес, второй - тормозной механизм задних колес.

Стояночная тормозная система механическая, с тросовым приводом на задние колеса.

Электрооборудование автомобиля выполнено по однопроводной схеме. Номинальное напряжение 12 В. Управление работой всех систем осуществляется соответствующими выключателями и переключателями.

На автомобиле устанавливаются четырехцилиндровые, четырехтактные, верхнеклапанные, карбюраторные двигатели модели ВАЗ-2105, мощностью 47,0 кВт (63,9 л.с.). Так же устанавливаются двигатели: ВАЗ-2101 и ВАЗ-2103. Двигатель крепится на лонжеронах кузова и на картере переднего моста.

1.2 Обоснование для замены двигателя

Волжским автомобильным заводом выпускаются некоторые модификации автомобилей ВАЗ с дизельным двигателем модели DHW (XUD-9SD). Однако из-за высокой стоимости двигателя (порядка 4...6 тысяч долларов), эта модель автомобиля становится недоступной для большинства покупателей [4].

В данном дипломном проекте будет рассмотрен вариант замены двигателя с искровым зажиганием базовой модификации (ВАЗ-2104) на относительно дешевый дизельный двигатель, наиболее подходящий по техническим характеристикам.

Анализ отечественной и зарубежной информации показывает, что замена двигателей с искровым зажиганием на дизельные позволяет снизить расход топлива у автомобиля на 20...30%. Минимальный удельный расход топлива у современных дизельных двигателей составляет 220...240 г/(кВт-ч), в то время как у двигателей с искровым зажиганием - 280...300 г/(кВт-ч). К тому же стоимость дизельного топлива ниже, чем стоимость бензина.

На магистральных перевозках расход топлива на единицу транспортной работы у автомобилей с дизельным двигателем на 30% меньше по сравнению с автомобилями, имеющими двигатели с искровым зажиганием той же мощности.

В условиях бездорожья относительная экономичность автомобиля с дизельным двигателем еще более значительна.

Дизельные двигатели имеют следующие преимущества: более высокая степень сжатия и точное дозирование топлива по цилиндрам обеспечивают полное его сгорание; термический коэффициент полезного действия дизельного двигателя выше чем у двигателя с искровым зажиганием; у дизельных двигателей больше крутящий момент, следовательно, у автомобиля с таким двигателем тягово-скоростные качества оказываются выше.

Важным преимуществом дизельного двигателя является возможность его форсирования (увеличения мощности) посредством наддува.

Повышенный интерес к дизельным двигателям в настоящее время дополнительно объясняется еще и тем, что они в меньшей степени загрязняют окружающую среду продуктами сгорания - окисью углерода и углеводородами, хотя количество твердых частиц (сажи) в отработавших газах дизельных двигателей значительно больше. Дизельное топливо дешевле, менее ядовито, имеет более высокую температуру вспышки, то есть менее пожароопасное, обладает лучшей смазывающей способностью, по сравнению с бензином.

Вместе с тем при замене двигателя на дизельный следует учитывать недостатки последнего. Он имеет большую массу при равной мощности, то есть большую удельную массу; обладает повышенной шумностью работы, стоимость дизельного двигателя несколько выше. В эксплуатации стоимость удельных затрат на техническое обслуживание и текущий ремонт также несколько выше, чем у автомобиля с двигателем с искровым зажиганием.

2. ПОДБОР ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ И ЕГО СОГЛАСОВАНИЕ С ТРАНСМИССИЕЙ АВТОМОБИЛЯ ВАЗ-2104

2.1 Обзор и сравнение двигателей, близких по основным параметрам к двигателю ВАЗ-2104

Для замены двигателя с искровым зажиганием ВАЗ-2105 необходимо подобрать дизельный двигатель массового производства с параметрами, близкими к заменяемому двигателю.

Технические параметры ряда двигателей, сходных по основным параметрам с двигателем ВАЗ-2105 приведены в таблице 2.1

Таблица 2.1 Технические характеристики двигателей

Параметр	Двигатель
	ВАЗ-2105	DHW (XUD)	М14ТС ГАЗ-560	ВАЗ 3431 турбо	ЗМЗ 514.10
Тип двигателя	Бензиновый	Дизельный
Число и расположение цилиндров	4Р	4Р	4Р	4Р	4Р
Диаметр цилиндров, мм	79	83	85	82	87
Ход поршня, мм	66	88	94	84	94
Рабочий объем, л	1,294	1,9	2,13	1,774	2,24
Степень сжатия	8,5	21,5	22	21,5	20
Максимальная мощность, кВт (л. с)	53 (73)	56 (75)	70 (95)	59 (80)	81 (110)
Частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности, мин-1	5400	4600	3800-4300	4600	4500
Максимальный крутящий момент,	92	147	200	147	235
Частота вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте, мин-1	3400	2400	2200	2500	2000-3000
Удельная литровая мощность двигателя, кВт/л	33.12	29,47	32,86	33,25	36,16
Применяемое топливо	А -93	Дизельное топливо
Масса двигателя, кг	120	150	180	145	225
Удельная масса двигателя, кг/кВт	2.26	2,72	2,57	2,46	2,78

На основании сравнения ряда двигателей, близких по своим основным характеристикам к двигателю ВАЗ-2105, считаю возможной замену двигателя ВАЗ-2105 легкового автомобиля ВАЗ-2104 на двигатель ВАЗ-3431 турбо, разработанный Волжским моторным заводом и выпускаются АО Барнаултрансмаш для автомобилей ВАЗ- 21213, 2131, 2123 [4].

Волжский автомобильный завод разработал серию дизельных двигателей ВАЗ-341 для модели ВАЗ-2104 и в перспективе для автомобилей ВАЗ-21213,2131,2123.

ВАЗ мелкими сериями выпускал только один дизельный автомобиль ВАЗ-21045. 1,5-литровый двигатель слишком мал для более тяжелых автомобилей. И в 2001 году на ВАЗе начали дорожные испытания нового двигателя, объемом 1,8 литра, причем с турбонаддувом. Этот силовой агрегат является развитием 1,5-литрового дизеля, что облегчает запуск двигателя в серию.

Для объективного сравнения заменяемого двигателя ВАЗ-2105 и устанавливаемого двигателя ВАЗ-3431 необходимо сопоставить их внешние скоростные характеристики.

2.2 Внешние скоростные характеристики двигателей ВАЗ-2105 и ВАЗ-3431

Внешняя скоростная характеристика двигателя ВАЗ-2105 приведена на рисунке 2.1.

Внешнюю скоростную характеристику двигателя ВАЗ-3431 рассчитываем, используя эмпирическую формулу С.А. Ледермана [5].

Пример расчета параметров внешней скоростной характеристики ведем при частоте вращения коленчатого вала 800 мин-1.

Мощность двигателя Ne кВт, при различных значениях частоты вращения коленчатого вала n, мин-1, (n от 800 до 4600 мин-1 с интервалом 380)

,(2.1)

где Nemax - максимальная мощность двигателя при частоте вращения коленчатого вала ne, кВт, Nemax=59;

n - расчетная частота вращения коленчатого вала, мин-1;

nN - максимальная частота вращения коленчатого вала ДВС, при котором достигается Nemax, мин-1 nN =4600;

А,В - эмпирические коэффициенты, зависящие от типа двигателя, для дизельного двигателя А=0,7; В=1,3,

Значения мощности двигателя при других значениях частоты вращения коленчатого вала приведены в таблице 2.2.

Эффективный крутящий момент Me, , при различных значениях частоты вращения коленчатого вала,

,(2.2)

Значения эффективного крутящего момента двигателя ВАЗ-3431 при других значениях частоты вращения коленчатого вала приведены в таблице 2.2.

Удельный эффективный расход топлива ge, г/кВтч, при различных значениях частоты вращения коленчатого вала,

,(2.3)

где geN - удельный расход топлива при максимальной мощности, г/кВтч, geN =250;

C, D, E - эмпирические коэффициенты, C=1,35; D=1,35; E=1,

.

Значение удельного расхода топлива при других значениях частоты вращения коленчатого вала приведены в таблице 2.2.

Часовой расход топлива GT, кг/ч, при различных значениях частоты вращения коленчатого вала вычисляем по формуле

,(2.4)

Значение часового расхода топлива двигателем ВАЗ-3431 при других значениях частоты вращения коленчатого вала приведены в таблице 2.2.

По результатам расчета, приведенным в таблице строят кривые внешней скоростной характеристики, представленные на рисунке 2.1.

Таблица 2.2 Параметры внешней скоростной характеристики двигателей ВАЗ-3431 и ВАЗ-2105

n, мин-1	Ne, кВт	Me,	ge,	Gm, кг/ч
ВАЗ-3431
800	9,19	109,73	286,37	2,63
1180	14,65	118,53	267,37	3,92
1560	20,53	125,66	251,80	5,17
1940	26,63	131,11	239,63	6,38
2320	32,77	134,90	230,87	7,57
2700	38,74	137,01	225,53	8,74
3080	44,33	137,45	223,60	9,91
3460	49,35	136,22	225,08	11,11
3840	53,60	133,31	229,98	12,33
4220	56,89	128,74	238,28	13,56
4600	59,00	122,49	250,00	14,75
ВАЗ-2105
1000	9,62	91,91	321,56	3,09
1480	14,84	95,74	301,05	4,47
1960	20,19	98,39	285,19	5,76
2440	25,51	99,86	273,97	6,99
2920	30,62	100,15	267,39	8,19
3400	35,34	99,27	265,46	9,38
3880	39,49	97,21	268,16	10,59
4360	42,90	93,97	275,52	11,82
4840	45,39	89,55	287,51	13,05
5320	46,77	83,96	304,15	14,23
5800	46,88	77,19	325,43	15,26

По внешней скоростной характеристике определяем коэффициент приспособляемости двигателя (запас крутящего момента).

(2.5)

где Ме - крутящий момент двигателя при максимальной мощности, Ме=122,49;

Memax - максимально возможный крутящий момент на коленчатом валу двигателя, , Memax=144,89,

.

а)

b)



c)

d)

Рисунок 2.1 - Внешняя скоростная характеристика двигателя ВАЗ-3431

a) Текущая мощность двигателя ВАЗ-3431

b) Крутящий момент двигателя ВАЗ-3431

c) Удельный расход топлива двигателя ВАЗ-3431

d) Часовой расход топлива двигателя ВАЗ-3431

a)

b)



c)

d)

Рисунок 2.2 - Внешняя скоростная характеристика двигателя ВАЗ-2105

a) Текущая мощность двигателя ВАЗ-2105

b) Крутящий момент двигателя ВАЗ-2105

c) Удельный расход топлива двигателя ВАЗ-2105

d) Часовой расход топлива двигателя ВАЗ-2105

Сравнивая внешние скоростные характеристики двигателя с искровым зажиганием ВАЗ-2105 (рисунок 2.2) и дизельного двигателя ВАЗ-3431 (рисунок 2.1) можно сделать следующие выводы: двигатели ВАЗ-2105 и ВАЗ-3431 работают практически на одинаковых частотах вращения коленчатого вала; значение максимальной мощности двигателя ВАЗ-3431 на 10% больше значения мощности двигателя ВАЗ-2105; значение максимального крутящего момента двигателя ВАЗ-3431 на 37 % больше чем у двигателя ВАЗ-2105, причем пик крутящего момента у двигателя ВАЗ-3431 находится в пределах 2700...3000 мин-1 оборотов коленчатого вала (у ВАЗ-2105 Мmах при 3000...3800 мин-1), что благоприятно скажется на характеристиках автомобиля при движении на низких скоростях. При этом как удельный, так и часовой расход топлива у двигателя ВАЗ-3431 значительно меньше удельного и часового расхода топлива двигателя ВАЗ-2105, что тоже благоприятно скажется на уменьшении расхода топлива.

Принимая во внимание все выше изложенное, можно сделать вывод о возможности замены двигателя ВАЗ-2105 легкового автомобиля ВАЗ-2104 на двигатель ВАЗ-3431.

2.3 Описание двигателя ВАЗ-3431

Двигатель ВАЗ-3431 4-х тактный, 4-х цилиндровый рядный вихрекамерный дизель размерностью 82x84 мм. С рабочим объемом 1,8 л. Циркуляция жидкости принудительная. Привод циркуляционного насоса и вентилятора клиноременный. Дизель оснащен стартером повышенной мощности и блоком предпусковых свечей накаливания, что обеспечивает надежный пуск при температурах до - 20°С. Основными конструктивными особенностями этого двигателя являются:

Использование насос-форсунок для каждого цилиндра имеющих механический привод, позволяет впрыскивать топливо непосредственно в камеру сгорания в поршне под давлением 18,4 МПа.

Двигатель ВАЗ-3431 оснащен турбонаддувом ТНВ-5 [4], схема устройства которого представлена на рисунке 2.3. Работа двигателя с турбонаддувом осуществляется следующими образом. Выхлопные газы подаются в турбину, где отдают свою энергию и затем поступают через приемную трубу в глушитель. На одном валу с турбиной находится компрессор, который засасывает воздух из воздушного фильтра, повышает его давление на 30...50% и подает в двигатель, В один и тот же литраж (объем) двигателя поступает большее по весу количество рабочей смеси и следовательно обеспечивается достижение на 20...50% большей мощности, а за счет использования энергии выхлопных газов повышается КПД двигателя и снижается удельный расход топлива на 5...20%.

Рисунок 2.3 - Схема устройства турбонаддува ТНВ-5 двигателя ВАЗ-3431

На рисунке 2.4 оказаны характеристики изменения крутящего момента при различных вариантах настройки системы турбонаддува на исходном дизельном двигателе ВАЗ-341 (двигатель оставался без изменений). Варианты повышения максимального крутящего момента на 20...25% для сохранения ресурса двигателя и автомобиля при сохранении сцепления, трансмиссии и ходовой части без изменений.

Рисунок 2.4 - Варианты настройки турбонаддува двигателя для увеличения крутящего момента

На рисунке 2.5 показаны характеристики изменения удельного и суммарного расхода топлива при различных вариантах настройки системы турбонаддува на исходном двигателе ВАЗ-341. Варианты настройки при сохранении ресурса двигателя и автомобиля при сохранении сцепления, трансмиссии и ходовой части без изменений позволяют снизить удельный расход топлива на 10.. .20% в зависимости от режима работы.



Рисунок 2.5 - Характеристики изменения удельного и суммарного расхода топлива и мощности при различных вариантах настройки системы турбонаддува

2.4 Согласование устанавливаемого дизельного двигателя ВАЗ-3431 с трансмиссией автомобиля ВАЗ-2104

При установке на легковой автомобиль ВАЗ-2104 дизельного двигателя ВАЗ-3431 трансмиссия автомобиля не претерпевает значительных изменений. Коробка переключения передач, сцепление, раздаточная коробка, карданная передача, главная передача, полуоси оставляются штатными.

Проектируемому автомобилю присваивается марка ВАЗ-2104 Д.

2.5 Построение тяговой характеристики автомобиля ВАЗ-2104 и модернизируемого автомобиля ВАЗ-2104Д

Исходными данными для расчета служат значения крутящего момента Ме и частоты вращения коленчатого вала n, найденные по скоростным характеристикам двигателей, приведенных на рисунках.

Расчет ведем для автомобиля ВАЗ-2104.

Для определения кривых Pk = f(v) необходимо определить на каждой передаче скорость движения и касательную силу тяги на ведущих колесах при соответствующей частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Тяговая сила на ведущих колесах Pk, Н,

,(2.6)

где Ме - крутящий момент на валу двигателя, ;

- коэффициент, учитывающий затраты мощности на привод вспомогательных механизмов двигателя (вентилятор, компрессор, генератор и др.), =0,09;

ik - передаточное число коробки переключения передач на соответствующей передаче;

io - передаточное число главной передачи, io=4,1;

- КПД трансмиссии автомобиля, =0,8;

r - радиус качения колеса, м, r=0,23,

Н.

Скорость автомобиля v, км/ч,

,(2.7)

где n - частота вращения коленчатого вала по внешней скоростной характеристике, мин-1,

км/ч.

Сила сцепления, Н,

,(2.8)

где - коэффициент сцепления, =0,6;

G - вес автомобиля, Н, G=7375Н,

Н.

Тагово-скоростные качества автомобиля удобно определять графоаналитическим путем. Для этого на график тяговой характеристики наносим суммарную кривую сопротивления воздушной среды Pw, и сопротивления движению .

Сила сопротивления воздушной среды, Н,

,(2.9)

где k - коэффициент сопротивления воздуха, , k=0,35;

F - лобовая площадь автомобиля, м2, F=2,34,

При скорости v=5,81 км/ч

Н.

Сила сопротивления движению, Н,

,(2.10)

где - коэффициент дорожного сопротивления, =0,01,

Н.

Суммарная сила сопротивления воздушной среды и сопротивления движению, Н,

,(2.11)

Н.

2.6 Построение динамической характеристики автомобиля ВАЗ-2104 и модернизируемого автомобиля ВАЗ-2104Д

Для оценки тяговых качеств автомобиля используют динамические характеристики, выражающие зависимость динамического фактора на различных передачах от скорости движения D=f(v).

Динамический фактор характеризует удельную, свободную силу тяги, которую может развивать автомобиль на различных передачах:

,(2.12)

где Pa - свободная сила тяги, Н,

Pa=Pk - Pсум,(2.13)

Pa=4377 - 149,63=4227,71 Н,

Н/Н.

Расчет тягово-динамических характеристик автомобилей сведен в таблицы 2.3, 2.4.

Графики тяговых характеристик автомобилей приведены на рисунках 2.6, 2.7; а графики динамических характеристик - на рисунках 2.8, 2.9.

Таблица 2.3 Данные тягово-динамической характеристики автомобиля ВАЗ-2104

n, мин-1	Pk, Н	v, км/ч	Pw, Н	Pсум, Н	Pa, Н	D, Н/Н
1 передача
1000	4377	5,81	2,13	149,63	4227,71	0,287
1480	4560	8,60	4,67	152,17	4407,47	0,299
1960	4686	11,38	8,19	155,69	4530,16	0,307
2440	4756	14,17	12,69	160,19	4595,77	0,312
2920	4770	16,96	18,18	165,68	4604,31	0,312
3400	4728	19,75	24,65	172,15	4555,77	0,309
3880	4630	22,54	32,10	179,60	4450,16	0,302
4360	4476	25,32	40,53	188,03	4287,47	0,291
4840	4265	28,11	49,95	197,45	4067,71	0,276
5320	3999	30,90	60,34	207,84	3790,87	0,257
5800	3676	33,69	71,72	219,22	3456,96	0,234
2 передача
1000	2505	10,15	6,51	154,01	2350,73	0,159
1480	2609	15,02	14,26	161,76	2447,30	0,166
1960	2681	19,90	25,02	172,52	2508,76	0,170
2440	2721	24,77	38,77	186,27	2535,13	0,172
2920	2729	29,64	55,52	203,02	2526,40	0,171
3400	2705	34,51	75,28	222,78	2482,57	0,168
3880	2649	39,39	98,03	245,53	2403,65	0,163
4360	2561	44,26	123,79	271,29	2289,63	0,155
4840	2441	49,13	152,54	300,04	2140,51	0,145
5320	2288	54,00	184,30	331,80	1956,30	0,133
5800	2104	58,88	219,05	366,55	1736,99	0,118
3 передача
1000	1622	15,67	15,53	163,03	1459,09	0,099
1480	1690	23,20	34,01	181,51	1508,17	0,102
1960	1736	30,72	59,64	207,14	1529,30	0,104
2440	1762	38,25	92,43	239,93	1522,49	0,103
2920	1768	45,77	132,38	279,88	1487,74	0,101
3400	1752	53,29	179,48	326,98	1425,06	0,097
3880	1716	60,82	233,73	381,23	1334,43	0,090
4360	1658	68,34	295,14	442,64	1215,86	0,082
4840	1581	75,86	363,70	511,20	1069,35	0,072
5320	1482	83,39	439,42	586,92	894,89	0,061
5800	1362	90,91	522,29	669,79	692,50	0,047
4 передача
1000	1193	21,32	28,72	176,22	1016,52	0,069
1480	1242	31,55	62,90	210,40	1032,01	0,070
1960	1277	41,78	110,32	257,82	1018,98	0,069
2440	1296	52,01	170,97	318,47	977,44	0,066
2920	1300	62,25	244,85	392,35	907,37	0,062
3400	1288	72,48	331,96	479,46	808,80	0,055
3880	1262	82,71	432,31	579,81	681,70	0,046
4360	1219	92,94	545,89	693,39	526,09	0,036
4840	1162	103,17	672,71	820,21	341,96	0,023
5320	1090	113,41	812,75	960,25	129,32	0,009
5800	1002	123,64	966,03	1113,53	-111,84	-0,008
5 передача
1000	978	26,00	42,71	190,21	787,84	0,053
1480	1019	38,47	93,55	241,05	777,73	0,053
1960	1047	50,95	164,07	311,57	735,41	0,050
2440	1063	63,43	254,26	401,76	660,88	0,045
2920	1066	75,91	364,14	511,64	554,13	0,038
3400	1056	88,39	493,70	641,20	415,17	0,028
3880	1034	100,87	642,94	790,44	244,00	0,017
4360	1000	113,34	811,86	959,36	40,62	0,003
4840	953	125,82	1000,45	1147,95	-194,98	-0,013
5320	893	138,30	1208,73	1356,23	-462,78	-0,031
5800	821	150,78	1436,69	1584,19	-762,81	-0,052

Таблица 2.4 Данные тягово-динамической характеристики автомобиля ВАЗ-2104Д

n, мин-1	Pk, Н	v, км/ч	Pw, Н	Pсум, Н	Pa, Н	D, Н/Н
1 передача
800	5226	4,65	1,36	148,86	5077,29	0,344
1180	5645	6,85	2,97	150,47	5494,75	0,373
1560	5985	9,06	5,19	152,69	5831,97	0,395
1940	6244	11,27	8,02	155,52	6088,95	0,413
2320	6425	13,48	11,48	158,98	6265,70	0,425
2700	6525	15,68	15,54	163,04	6362,20	0,431
3080	6546	17,89	20,23	167,73	6378,47	0,432
3460	6488	20,10	25,52	173,02	6314,51	0,428
3840	6349	22,30	31,44	178,94	6170,30	0,418
4220	6131	24,51	37,97	185,47	5945,86	0,403
4600	5834	26,72	45,11	192,61	5641,18	0,382
2 передача
800	2990	8,12	4,17	151,67	2838,77	0,192
1180	3230	11,98	9,07	156,57	3073,67	0,208
1560	3424	15,84	15,85	163,35	3261,12	0,221
1940	3573	19,69	24,51	172,01	3401,12	0,231
2320	3676	23,55	35,05	182,55	3493,69	0,237
2700	3734	27,41	47,47	194,97	3538,82	0,240
3080	3746	31,27	61,77	209,27	3536,51	0,240
3460	3712	35,12	77,96	225,46	3486,76	0,236
3840	3633	38,98	96,02	243,52	3389,56	0,230
4220	3508	42,84	115,96	263,46	3244,93	0,220
4600	3338	46,69	137,79	285,29	3052,85	0,207
3 передача
800	1937	12,54	9,94	157,44	1779,23	0,121
1180	2092	18,50	21,62	169,12	1922,84	0,130
1560	2218	24,45	37,78	185,28	2032,46	0,138
1940	2314	30,41	58,43	205,93	2108,10	0,143
2320	2381	36,36	83,57	231,07	2149,74	0,146
2700	2418	42,32	113,18	260,68	2157,39	0,146
3080	2426	48,28	147,28	294,78	2131,05	0,144
3460	2404	54,23	185,87	333,37	2070,73	0,140
3840	2353	60,19	228,94	376,44	1976,41	0,134
4220	2272	66,15	276,49	423,99	1848,11	0,125
4600	2162	72,10	328,53	476,03	1685,81	0,114
4 передача
800	1424	17,05	18,38	165,88	1258,14	0,085
1180	1538	25,15	39,99	187,49	1350,72	0,092
1560	1631	33,25	69,88	217,38	1413,31	0,096
1940	1701	41,36	108,08	255,58	1445,91	0,098
2320	1751	49,46	154,56	302,06	1448,53	0,098
2700	1778	57,56	209,34	356,84	1421,15	0,096
3080	1784	65,66	272,42	419,92	1363,79	0,092
3460	1768	73,76	343,78	491,28	1276,44	0,087
3840	1730	81,86	423,44	570,94	1159,09	0,079
4220	1671	89,96	511,40	658,90	1011,76	0,069
4600	1590	98,06	607,64	755,14	834,44	0,057
5 передача
800	1168	20,80	27,33	174,83	992,86	0,067
1180	1261	30,68	59,47	206,97	1054,36	0,071
1560	1337	40,55	103,93	251,43	1085,74	0,074
1940	1395	50,43	160,73	308,23	1086,99	0,074
2320	1435	60,31	229,87	377,37	1058,12	0,072
2700	1458	70,19	311,34	458,84	999,12	0,068
3080	1463	80,07	405,14	552,64	910,00	0,062
3460	1450	89,95	511,28	658,78	790,75	0,054
3840	1419	99,83	629,75	777,25	641,38	0,043
4220	1370	109,70	760,56	908,06	461,89	0,031
4600	1303	119,58	903,70	1051,20	252,27	0,017

Таким образом, при замене двигателя ВАЗ-2105 на дизельный двигатель ВАЗ-3431 у автомобиля ВАЗ-2104 сила тяги на ведущих колесах и динамический фактор существенно увеличились. Кривые изменения силы тяги и динамического фактора стали плавней.

Рисунок 2.6 - Тяговая характеристика автомобиля ВАЗ-2104



Рисунок 2.7 - Тяговая характеристика автомобиля ВАЗ-2104Д

Рисунок 2.8 - Динамическая характеристика автомобиля ВАЗ-2104

Рисунок 2.9 - Динамическая характеристика автомобиля ВАЗ-2104Д

2.7 Определение ускорения автомобиля ВАЗ-2104 и модернизированного автомобиля ВАЗ-2104Д

Ускорение автомобиля j, м/с2, в процессе его разгона находят из выражения [11]:

,(2.14)

где - коэффициент сопротивления качению, = 0,01;

g - ускорение свободного падения, м/с2 , g = 9,81;

- коэффициент учета влияния вращающихся масс.

Как видно, ускорение автомобиля пропорционально разности . Величина задается, поэтому ускорение автомобиля для любой заданной скорости и передаточного числа можно определить по динамической характеристике. Коэффициент учета вращающихся масс , входящий в это выражение, составляет от 1,2 до 2,5 на первой передаче и от 1,06 до 1,10 на прямой передаче.

В зависимости от включенной передачи коэффициент приближенно можно определить из выражения:

,(2.15)

где ik - передаточное число коробки передач на заданной передаче.

Для автомобиля ВАЗ-2104 на первой передаче коробки переключения передач при частоте вращения коленчатого вала двигателя 1000 мин -1:

,

м/с2.

Результаты расчетов ускорений приведены в таблицах 2.5, 2.6, по данным которых построены графики, которые приведены на рисунках 2.10, 2.11.

Таблица 2.5 Ускорение автомобиля ВАЗ-2104 при разгоне

v, км/ч	j, м/с2	v, км/ч	j, м/с2	v, км/ч	j, м/с2	v, км/ч	j, м/с2	v, км/ч	j, м/с2
1 передача	2 передача	3 передача	4 передача	5 передача
5,81	1,719	10,15	1,205	15,67	0,783	21,32	0,535	26,00	0,399
8,60	1,795	15,02	1,257	23,20	0,812	31,55	0,545	38,47	0,393
1 передача	2 передача	3 передача	4 передача	5 передача
11,38	1,846	19,90	1,291	30,72	0,825	41,78	0,537	50,95	0,366
14,17	1,874	24,77	1,305	38,25	0,821	52,01	0,511	63,43	0,320
16,96	1,878	29,64	1,301	45,77	0,800	62,25	0,468	75,91	0,253
19,75	1,857	34,51	1,277	53,29	0,763	72,48	0,407	88,39	0,167
22,54	1,813	39,39	1,234	60,82	0,709	82,71	0,329	100,87	0,060
25,32	1,744	44,26	1,171	68,34	0,638	92,94	0,233	113,34	-0,067
28,11	1,651	49,13	1,090	75,86	0,550	103,17	0,120	125,82	-0,213
30,90	1,535	54,00	0,989	83,39	0,446	113,41	-0,011	138,30	-0,380
33,69	1,394	58,88	0,869	90,91	0,325	123,64	-0,160	150,78	-0,567

Таблица 2.6 Ускорение автомобиля ВАЗ-2104Д при разгоне

v, км/ч	j, м/с2	v, км/ч	j, м/с2	v, км/ч	j, м/с2	v, км/ч	j, м/с2	v, км/ч	j, м/с2
1 передача	2 передача	3 передача	4 передача	5 передача
4,65	2,077	8,12	1,471	12,54	0,974	17,05	0,684	20,80	0,527
6,85	2,253	11,98	1,600	18,50	1,060	25,15	0,741	30,68	0,565
9,06	2,395	15,84	1,702	24,45	1,125	33,25	0,780	40,55	0,585
11,27	2,503	19,69	1,779	30,41	1,171	41,36	0,800	50,43	0,586
13,48	2,577	23,55	1,830	36,36	1,195	49,46	0,801	60,31	0,568
15,68	2,618	27,41	1,854	42,32	1,200	57,56	0,784	70,19	0,531
17,89	2,625	31,27	1,853	48,28	1,184	65,66	0,749	80,07	0,475
20,10	2,598	35,12	1,826	54,23	1,148	73,76	0,695	89,95	0,401
22,30	2,537	38,98	1,773	60,19	1,092	81,86	0,623	99,83	0,308
24,51	2,443	42,84	1,694	66,15	1,015	89,96	0,532	109,70	0,196
26,72	2,314	46,69	1,589	72,10	0,918	98,06	0,423	119,58	0,065



Рисунок 2.10 - Ускорение автомобиля ВАЗ-2104

Рисунок 2.11 - Ускорение автомобиля ВАЗ-2104Д

2.8 Определение времени и пути разгона автомобиля ВАЗ-2104 и модернизированного автомобиля ВАЗ-2104Д

Время и путь разгона автомобиля, из-за отсутствия аналитической связи между ускорением и скоростью, можно определить графоаналитическим способом. С этой целью кривую ускорения разбивают на ряд интервалов и считают, что в каждом интервале скоростей автомобиль разгоняется с постоянным ускорением jср, м/с2.

Пример расчета ведем для автомобиля ВАЗ-2104 при движении на первой передаче в коробке передач.

Величина постоянного ускорения jср, м/с2,

,(2.16)

где j1 - ускорение в начале интервала скоростей, м/с2;

j2 - ускорение в конце интервала скоростей, м/с2,

jср =0,5 (1,719+1,795)= 1,757 м/с2.

Для повышения точности расчета интервал скоростей берут равным 2-3 км/ч на первой передаче, 5-10 км/ч на промежуточной и 10-15 км/ч на высшей передаче.

При изменении скоростей от v1 до v 2 среднее ускорение, м/с2,

.(2.17)

Следовательно, время разгона в том же интервале скоростей, сек.,

,(2.18)

с.

Общее время разгона от минимально устойчивой скорости до конечной vmax определяем из выражения:

.(2.19)

По значениям t, определенным для различных скоростей, строим кривую времени разгона, начиная от скорости vmin, для которой t = 0. Для скоростей v1 откладываем значение , для скоростей v2 значение и так далее.

Время переключения передач tn для водителей высшей квалификации в ступенчатой коробке переключения передач с синхронизаторами составит [6];

– на автомобиле с карбюраторным двигателем 0,2 ... 0,5 с;

– на автомобиле с дизельным двигателем 1 ... 1,5 с.

В нашем случае коробки передач ступенчатые, с синхронизированными передачами, следовательно, tn=0,5 и 1,0 с, соответственно.

При расчете пути разгона S приближенно считаем, что в каждом интервале изменения скорости автомобиль движется равномерно со средней скоростью vср, км/ч, вычисляем по формуле:

,(2.20)

м/с.

При этом допущении путь разгона в интервале скоростей (v1- v2), м,

,(2.21)

м.

Общий путь разгона автомобиля, м,

.(2.22)

Кривую S начинают от минимальной скорости vmin и строят для тех же интервалов скорости, что и кривую t.

Путь, пройденный автомобилем за время переключения передач, м,

,(2.23)

где vн - скорость в момент начала переключения передач, км/ч.

Падение скорости в момент переключения передач определяем из выражения;

,(2.24)

где Рсум - суммарная сила сопротивления в момент когда скорость автомобиля равна vn, Н;

Результаты расчетов сведены в таблицы 2.7, 2.8.

Графики времени и пути разгона автомобилей ВАЗ-2104 и ВАЗ-2104Д на прямой передаче представлены соответственно на рисунках 2.12, 2.13.

Таблица 2.7 Определение времени и пути разгона автомобиля ВАЗ-2104

v, км/ч	D, Н/Н	j. м/с2	?t, с	t, с	?S, м	S, м
1 передача
5,81	0,287	1,72				0,00
8,60	0,299	1,79	0,44	0,44	0,88	0,88
11,38	0,307	1,85	0,43	0,87	1,18	2,06
14,17	0,312	1,87	0,42	1,28	1,48	3,54
16,96	0,312	1,88	0,41	1,70	1,79	5,33
19,75	0,309	1,86	0,41	2,11	2,11	7,44
22,54	0,302	1,81	0,42	2,53	2,48	9,92
25,32	0,291	1,74	0,44	2,97	2,89	12,81
28,11	0,276	1,65	0,46	3,42	3,39	16,20
30,90	0,257	1,53	0,49	3,91	3,98	20,18
33,69	0,234	1,39	0,53	4,44	4,74	24,93
2 передача
10,15	0,159	1,20		4,94		29,60
15,02	0,166	1,26	1,10	6,04	3,84	33,44
19,90	0,170	1,29	1,06	7,10	5,15	38,59
24,77	0,172	1,31	1,04	8,14	6,47	45,06
29,64	0,171	1,30	1,04	9,18	7,85	52,91
34,51	0,168	1,28	1,05	10,23	9,36	62,27
39,39	0,163	1,23	1,08	11,31	11,07	73,33
44,26	0,155	1,17	1,13	12,44	13,08	86,41
49,13	0,145	1,09	1,20	13,63	15,53	101,94
54,00	0,133	0,99	1,30	14,94	18,65	120,59
58,88	0,118	0,87	1,46	16,39	22,84	143,43
3 передача
15,67	0,099	0,78		16,89		151,59
23,20	0,102	0,81	2,62	19,51	14,14	165,74
30,72	0,104	0,82	2,55	22,06	19,12	184,86
38,25	0,103	0,82	2,54	24,60	24,33	209,18
45,77	0,101	0,80	2,58	27,18	30,09	239,27
53,29	0,097	0,76	2,67	29,86	36,80	276,06
60,82	0,090	0,71	2,84	32,70	45,02	321,09
68,34	0,082	0,64	3,10	35,80	55,69	376,77
75,86	0,072	0,55	3,52	39,32	70,45	447,23
83,39	0,061	0,45	4,19	43,51	92,77	539,99
90,91	0,047	0,33	5,42	48,93	131,14	671,13
4 передача
21,32	0,069	0,54		49,43		683,72
31,55	0,070	0,54	5,26	54,70	38,65	722,38
41,78	0,069	0,54	5,26	59,95	53,54	775,92
52,01	0,066	0,51	5,43	65,38	70,68	846,59
62,25	0,062	0,47	5,81	71,18	92,14	938,74
72,48	0,055	0,41	6,50	77,68	121,54	1060,27
82,71	0,046	0,33	7,72	85,40	166,43	1226,70
92,94	0,036	0,23	10,11	95,51	246,71	1473,41
103,17	0,023	0,12	16,11	111,62	438,76	1912,18
113,41	0,009	-0,01	52,36	163,99	1575,17	3487,35
123,64	-0,008	-0,16	0,00	163,99	0,00	3487,35
5 передача
26,00	0,053	0,40		164,49		3504,47
38,47	0,053	0,39	8,75	173,24	78,37	3582,84
50,95	0,050	0,37	9,13	182,37	113,39	3696,23
63,43	0,045	0,32	10,10	192,47	160,42	3856,65
75,91	0,038	0,25	12,09	204,55	233,93	4090,58
88,39	0,028	0,17	16,49	221,05	376,33	4466,91
100,87	0,017	0,06	30,54	251,58	802,66	5269,57
113,34	0,003	-0,07	0,00	251,58	0,00	5269,57
125,82	-0,013	-0,21	0,00	251,58	0,00	5269,57
138,30	-0,031	-0,38	0,00	251,58	0,00	5269,57
150,78	-0,052	-0,57	0,00	251,58	0,00	5269,57

Таблица 2.8 Определение времени и пути разгона автомобиля ВАЗ-2104Д

v, км/ч	D, Н/Н	j. м/с2	?t, с	t, с	?S, м	S, м
1 передача
4,65	0,344	2,08	0	0,00	0	0,00
6,85	0,373	2,25	0,28	0,28	0,45	0,45
9,06	0,395	2,39	0,26	0,55	0,58	1,04
11,27	0,413	2,50	0,25	0,80	0,71	1,74
13,48	0,425	2,58	0,24	1,04	0,83	2,57
15,68	0,431	2,62	0,24	1,27	0,96	3,53
17,89	0,432	2,62	0,23	1,51	1,09	4,62
20,10	0,428	2,60	0,23	1,74	1,24	5,86
22,30	0,418	2,54	0,24	1,98	1,41	7,26
24,51	0,403	2,44	0,25	2,23	1,60	8,86
26,72	0,382	2,31	0,26	2,49	1,83	10,70
2 передача
8,12	0,192	1,47	0	3,99	0	14,38
11,98	0,208	1,60	0,70	4,68	1,95	16,33
15,84	0,221	1,70	0,65	5,33	2,51	18,84
19,69	0,231	1,78	0,62	5,95	3,04	21,87
23,55	0,237	1,83	0,59	6,54	3,57	25,44
27,41	0,240	1,85	0,58	7,12	4,12	29,56
31,27	0,240	1,85	0,58	7,70	4,71	34,27
35,12	0,236	1,83	0,58	8,28	5,37	39,64
38,98	0,230	1,77	0,60	8,88	6,13	45,77
42,84	0,220	1,69	0,62	9,50	7,03	52,80
46,69	0,207	1,59	0,65	10,15	8,12	60,91
3 передача
12,54	0,121	0,97	0	11,65	0	67,36
18,50	0,130	1,06	1,63	13,28	7,01	74,37
24,45	0,138	1,13	1,51	14,79	9,03	83,40
30,41	0,143	1,17	1,44	16,23	10,98	94,39
36,36	0,146	1,20	1,40	17,63	12,97	107,36
42,32	0,146	1,20	1,38	19,01	15,10	122,45
48,28	0,144	1,18	1,39	20,40	17,46	139,92
54,23	0,140	1,15	1,42	21,82	20,20	160,12
60,19	0,134	1,09	1,48	23,30	23,47	183,59
66,15	0,125	1,02	1,57	24,87	27,55	211,14
72,10	0,114	0,92	1,71	26,58	32,86	244,00
4 передача
17,05	0,085	0,68	0	28,08	0	253,95
25,15	0,092	0,74	3,16	31,24	18,51	272,46
33,25	0,096	0,78	2,96	34,20	24,01	296,47
41,36	0,098	0,80	2,85	37,05	29,53	326,01
49,46	0,098	0,80	2,81	39,86	35,46	361,46
57,56	0,096	0,78	2,84	42,70	42,19	403,65
65,66	0,092	0,75	2,93	45,63	50,22	453,87
73,76	0,087	0,70	3,12	48,75	60,34	514,21
81,86	0,079	0,62	3,41	52,16	73,79	588,00
89,96	0,069	0,53	3,90	56,06	92,96	680,96
98,06	0,057	0,42	4,71	60,77	123,02	803,98
5 передача
20,80	0,067	0,53	0	62,27	0	817,50
30,68	0,071	0,57	5,02	67,29	35,92	853,42
40,55	0,074	0,58	4,77	72,06	47,20	900,62
50,43	0,074	0,59	4,69	76,75	59,25	959,87
60,31	0,072	0,57	4,76	81,51	73,19	1033,06
70,19	0,068	0,53	5,00	86,51	90,55	1123,61
80,07	0,062	0,48	5,45	91,96	113,83	1237,44
89,95	0,054	0,40	6,26	98,22	147,88	1385,32
99,83	0,043	0,31	7,74	105,97	204,06	1589,39
109,70	0,031	0,20	10,89	116,86	316,98	1906,37
119,58	0,017	0,07	21,00	137,86	668,88	2575,24



Рисунок 2.12 - Время и путь разгона автомобиля ВАЗ-2104

Рисунок 2.13 - Время и путь разгона автомобиля ВАЗ-2104Д

Таким образом, приведенные расчеты показывают, что при установке дизельного двигателя ВАЗ-3431 взамен двигателя с искровым зажиганием ВАЗ-2105 на автомобиль ВАЗ-2104 уменьшились время и путь разгона. Это благоприятно сказывается на его динамичности при неравномерном движении.

2.8 Построение топливно-экономических характеристик автомобиля ВАЗ-2104 и модернизированного автомобиля ВАЗ-2104Д

Для построения топливно-экономических характеристик автомобиля ВАЗ-2104 используем уравнение расхода топлива при установившемся движении [6]:

,(2.25)

где Qп - расход топлива на единицу пробега автомобиля, л/100 км;

ge - удельный расход топлива двигателем, г/(кВт. ч);

- плотность топлива, кг/м3 , = 0,74(бензин), =0,825 (дизельное топливо).

Величина ge зависит от частоты вращения коленчатого вала и степени использования мощности двигателя и определяется экспериментально. При отсутствии экспериментальных данных величину ge определяют по методике Шлиппа [6], согласно которой:

,(2.26)

где gN - удельный расход топлива при Nemax , г/(кВт.ч);

kоб - коэффициент, учитывающий изменение ge в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя;

kи - коэффициент, учитывающий изменение ge в зависимости от степени использования мощности двигателя.

Степень использования мощности двигателя,

,(2.27)

где Ne - мощность двигателя, определяемая по скоростной характеристике двигателя для той же скорости, что и величины N? и Nw, кВт.

,(2.28)

где Nw - мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздушной среды, кВт,

,(2.29)

где N? - мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления дороги, кВт.

Результаты расчета приведены в таблице 2.9 и 2.10. Графики зависимости расхода топлива от скорости движения автомобиля при определенном дорожном сопротивлении для автомобилей ВАЗ-2104 и ВАЗ-2104Д приведены на рисунках 2.17 и 2.18.

Проанализировав, рисунки 2.17 и 2.18 обнаруживаем, что при установке дизельного двигателя ВАЗ-3431 взамен двигателя с искровым зажиганием ВАЗ-2105 на автомобиль ВАЗ-2104 значительно сократился расход топлива в разных дорожных условиях и при различных режимах движения автомобиля.

Таблица 2.9 Топливно-экономическая характеристика автомобиля ВАЗ-2104

v, км/ч	Qn, л/100км	v, км/ч	Qn, л/100км	v, км/ч	Qn, л/100км	v, км/ч	Qn, л/100км	v, км/ч	Qn, л/100км
?=0
1 передача	2 передача	3 передача	4 передача	5 передача
5,81	0,08	10,15	0,25	15,67	0,59	21,32	1,08	26,00	1,61
8,60	0,18	15,02	0,54	23,20	1,28	31,55	2,37	38,47	3,53
11,38	0,29	19,90	0,90	30,72	2,14	41,78	3,96	50,95	5,89
14,17	0,46	24,77	1,39	38,25	3,32	52,01	6,14	63,43	6,43
16,96	0,63	29,64	1,93	45,77	4,61	62,25	6,00	75,91	7,05
19,75	0,87	34,51	2,65	53,29	6,32	72,48	8,22	88,39	8,04
22,54	1,11	39,39	3,38	60,82	8,06	82,71	8,28	100,87	8,21
25,32	1,41	44,26	4,31	68,34	7,23	92,94	8,80	113,34	9,74
28,11	1,76	49,13	5,37	75,86	9,01	103,17	10,52	125,82	13,04
30,90	2,17	54,00	6,62	83,39	8,77	113,41	10,05	138,30	16,08
33,69	2,58	58,88	7,87	90,91	10,42	123,64	11,95	150,78	19,11
?=0,1
1 передача	2 передача	3 передача	4 передача	5 передача
5,81	5,64	10,15	5,81	15,67	6,15	21,32	6,64	26,00	7,17
8,60	5,74	15,02	6,10	23,20	6,84	31,55	7,93	38,47	9,09
11,38	5,59	19,90	6,19	30,72	7,44	41,78	9,26	50,95	7,87
14,17	5,75	24,77

Подобные документы

• Расчет тяговой характеристики автомобиля КрАЗ-255В

  Расчет потребной мощности двигателя автомобиля КрАЗ-255В. Построение внешней скоростной характеристики двигателя. Определение передаточных чисел элементов трансмиссии. Возможные ускорения разгона на каждой передаче. Характеристики ускорения и торможения.
  
  курсовая работа [500,3 K], добавлен 11.03.2013
  

• Тяговый расчет автомобиля-прототипа ИЖ-2717

  Расчёт мощности и частоты вращения коленчатого вала двигателя автомобиля. Подбор передаточных чисел коробки передач. Тяговый баланс автомобиля. Расчёт внешней скоростной характеристики двигателя. Построение динамической характеристики автомобиля.
  
  курсовая работа [236,2 K], добавлен 12.02.2015
  

• Проектировочный расчет автомобиля ВАЗ-2108

  Определение полной массы автомобиля, параметров двигателя, трансмиссии и компоновки. Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля. Подбор размера шин, расчет радиуса качения. Внешние характеристики двигателя. Выбор передаточных чисел, ускорение автомобиля.
  
  курсовая работа [79,9 K], добавлен 04.04.2010
  

• Расчет автомобиля ВАЗ 2104

  Конструктивные элементы автомобиля ВАЗ 2104: расчет сцепления, карданной передачи, дифференциала, синхронизатора 2104; оценка износостойкости фрикционных накладок, теплонапряженности сцепления; определение нагрузки на зуб сателлита и полуосевых шестерен.
  
  курсовая работа [2,6 M], добавлен 18.02.2011
  

• Расчет автомобиля с ГМП

  Автомобиль, теория эксплуатационных свойств. Определение параметров приемистости автомобиля. Определение мощности двигателя. Построение внешней скоростной характеристики двигателя. Тяговая, динамическая, топливная характеристики автомобиля. Выбор шин.
  
  курсовая работа [25,6 K], добавлен 04.11.2008
  

• Характеристика автомобиля

  Определение исходных параметров для расчета автомобиля. Мощность двигателя, установленного на автомобиле. Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя. Определение передаточных чисел трансмиссии. Тяговые возможности автомобиля.
  
  курсовая работа [82,4 K], добавлен 26.03.2009
  

• Тяговый расчёт автомобиля

  Определение полной массы автомобиля. Выбор шин и определение радиуса ведущего колеса. Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя. Определение передаточного числа главной передачи, удельной силы тяги, построение тяговой характеристики.
  
  реферат [476,6 K], добавлен 26.03.2009
  

• Тягово-скоростные качества автомобиля

  Внешняя скоростная характеристика двигателя. Определение скорости движения автомобиля, тяговых усилий на ведущих колесах, сил сопротивления качения и воздуха. Расчет сил сцепления колес с дорогой. Построение графиков тяговой и динамической характеристик.
  
  курсовая работа [110,7 K], добавлен 07.12.2013
  

• Тяговые и динамические характеристики автомбиля ВАЗ 2107

  Технические параметры автомобиля ВАЗ–2107. Понятие тяговой характеристики. Расчет внешней скоростной характеристики двигателя, вычисление скорости движения. Определение времени и пути разгона и торможения. Сравнение автомобиля с аналоговыми моделями.
  
  курсовая работа [171,7 K], добавлен 28.06.2009
  

• Определение тягово-скоростных свойств автомобиля

  Внешне скоростные характеристики двигателя. Построение силового баланса. Внешняя характеристика мощности двигателя в зависимости от угловой скорости коленчатого вала по формуле Лейдермана. Часовой расход топлива. Определение силы сопротивления качению.
  
  контрольная работа [338,5 K], добавлен 13.02.2013
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам